Nuevo tratamiento de aguas residuales derivadas de la biomasa

El reformado en fase acuosa (APR) es una alternativa sostenible para la producción de hidrógeno y alcanos a partir de compuestos derivados de la biomasa. Son muchos los estudios que han obtenido buenos resultados para una variedad de este tipo de compuesto. Sin embargo, el coste de la materia prima puede ser, en ocasiones, una carga importante para la aplicación del APR.

El uso de este proceso podría extenderse al tratamiento de aguas residuales derivadas de la biomasa, integrando así el tratamiento de este tipo de aguas y la valorización de los efluentes. Esta novedosa aplicación es de especial interés en el caso de aquellas aguas residuales que son difíciles de tratar con tecnologías convencionales, así como industrias que producen grandes volúmenes de este tipo de aguas con altas cargas de compuestos orgánicos derivados de la biomasa. Esta tesis doctoral tiene como objetivo principal evaluar la aplicación del procesos de APR para el tratamiento y valorización simultáneos de las aguas residuales.

Objetivo: producción de hidrógeno 

Para evaluar la sensibilidad del proceso al tipo y concentración de contaminantes orgánicos, carga orgánica, pH, salinidad y relación C:O, se trataron diferentes tipos de aguas residuales industriales por APR, con el foco principalmente en producción de hidrógeno. Además, se ha investigado el efecto de algunos parámetros del proceso sobre el rendimiento catalítico, como la temperatura de reacción, la concentración de aguas residuales y la adición de bases e impurezas.

Para realizar esta investigación, se manejaron, principalmente, catalizadores de Pt, teniendo en cuenta el mejor desempeño presentado para la producción de hidrógeno. Asimismo, en algunos experimentos, también se han usado catalizadores bimetálicos basados en Pt (PtRe y PtPd). En la preparación de estos catalizadores, se han utilizado diferentes materiales basados en carbono como soporte. Además, se ha investigado el efecto de la composición química, la estructura, las propiedades de textura del soporte y el metal activo sobre el comportamiento catalítico.

Otro objetivo de este proyecto es la evaluación de la estabilidad de los catalizadores. Uno de los temas más relevantes en torno a los estudios APR es la desactivación del catalizador. Por ello, se ha evaluado la estabilidad de este para la mayoría de los tipos de aguas residuales tratadas. Esto tiene como objetivo comprender los factores que afectan la desactivación y cómo reducirla.

Por último, se acoplaron dos procesos al APR (hidrogenación y oxidación húmeda catalítica con aire (CWAO)). La hidrogenación se ha realizado como pretratamiento de la APR de azúcares con el fin de incrementar la producción de H₂ y reducir la formación de depósitos carbonosos. Por su parte, la CWAO se ha empleado para degradar compuestos fenólicos en intermedios que podrían convertirse más fácilmente mediante el proceso APR, evitando algunos inconvenientes de la APR directa de compuestos fenólicos.

Esta tesis se basa en ocho artículos originales, seis de ellos ya publicados, y el resto en proceso de publicación. Adriana Souza es la autor principal de cada uno de estos artículos en los que aporta su particular visión a partir del desarrollo de procedimientos experimentales y el análisis de los resultados, así como la redacción y edición de éstos.